專利名稱：半導體器件和用于制造半導體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種半導體器件以及用于制造半導體器件的方法。相關(guān)申請的交叉參引本申請要求德國專利申請10 2010 024 545. 3的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容在此通過引用并入本文。
背景技術(shù)：
為了提高由例如發(fā)光二極管的發(fā)射輻射的半導體器件所發(fā)射的輻射功率，能夠?qū)?半導體芯片在其層結(jié)構(gòu)或其幾何形狀方面進行修改。然而，這是耗費的和高成本的。

發(fā)明內(nèi)容
一個目的是提供一種半導體器件，其中提高在運行時發(fā)射的輻射功率。此外，應(yīng)提出一種用于制造這種半導體器件的方法，借助于所述方法能夠簡化地并且可靠地制造這種器件。所述目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的半導體器件或制造方法來實現(xiàn)。其他的設(shè)計方案和有利方案是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)一個實施形式，半導體器件具有光電子的半導體芯片和設(shè)置在半導體芯片的輻射穿透面上的光學元件。光學元件以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)。光學元件由于其高折射率的特性而能夠改進地有助于降低半導體芯片和環(huán)境之間的折射率突變。以高折射率的聚合物材料“為基礎(chǔ)”在本文中表示，高折射率的聚合物材料形成光學元件的基本材料。在作為基本材料的高折射率的聚合物材料中能夠混合有另外的材料，例如擴散材料和/或用于轉(zhuǎn)換在半導體芯片中產(chǎn)生的輻射的發(fā)光轉(zhuǎn)換材料。優(yōu)選地,光學元件包含重量比為至少80%的高反射的聚合物材料。在一個改進形式中，在高反射的聚合物材料中設(shè)有用于提高折射率的納米微粒。納米微粒適當?shù)鼐哂信c高折射率的聚合物材料的折射率相比更大的折射率。納米微粒在其平均大小方面適當?shù)貥?gòu)成為，使得所述納米微粒不吸收和/或至少基本不吸收要由半導體器件產(chǎn)生和/或接收的輻射。在本申請的范圍內(nèi)，高折射率的材料理解成折射率至少為I. 50的材料。優(yōu)選地，光學元件的、尤其是光學元件的聚合物材料的折射率最低為I. 52，尤其優(yōu)選最低為1.54。此外，光學元件的折射率有利地與半導體器件的朝向光學元件的半導體材料的折射率相比更小。在一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，光學元件包含硅樹脂、環(huán)氧化物或雜化材料。例如，二苯基硅氧烷的出色之處在于I. 54的相對高的折射率。光學元件用于穿透半導體芯片的輻射穿透面的輻射的射束形成。在此，射束形成能夠尤其涉及空間的和/或光譜的輻射特征。
在一個設(shè)計方案中，光學元件在背離半導體芯片的一側(cè)上至少局部地彎曲，尤其在半導體器件的俯視圖中凸形地彎曲。因此，光學元件能夠滿足輻射成束的透鏡的功能。在橫向方向上,光學兀件優(yōu)選最多延伸至半導體芯片的一個側(cè)面，所述側(cè)面在橫向方向上對半導體芯片限界。因此，光學兀件在橫向方向上沒有突出于半導體芯片。在有疑問時，橫向方向理解成沿著半導體芯片的半導體層的主延伸平面延伸的方向。因此，在橫向方向上對半導體芯片限界的側(cè)面能夠沒有光學元件的材料。在一個設(shè)計方案變型形式中，光學元件優(yōu)選地直接地鄰接半導體芯片。尤其地，光學元件在制造半導體器件時被模制到半導體芯片上。在一個替選的設(shè)計方案變型形式中，光學元件是預(yù)制的，并且此外優(yōu)選借助于連接層固定在半導體芯片上。
在一個優(yōu)選的改進形式中，將發(fā)光轉(zhuǎn)換材料嵌入到光學元件中。發(fā)光轉(zhuǎn)換材料設(shè)置用于，至少部分地吸收在運行時在半導體芯片中產(chǎn)生的輻射并且轉(zhuǎn)換成另一波長的輻射。在另一優(yōu)選的改進形式中，在光學元件的背離半導體芯片的一側(cè)上設(shè)置有另一個光學元件，所述另一個光學元件以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)并且此外優(yōu)選凸形地彎曲。在該情況下，光學元件能夠用于光譜的射束形成并且另一個光學元件用于空間的射束形成。設(shè)置在半導體芯片和光學元件之間的連接層優(yōu)選地構(gòu)成為高折射率的。尤其地，連接層的折射率優(yōu)選大于或等于鄰接的光學元件的折射率。連接層能夠以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)，例如以高折射率的硅樹脂為基礎(chǔ)。在另一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，半導體器件具有包套，半導體芯片嵌入到所述包套中。優(yōu)選地，包套至少局部地、尤其優(yōu)選完全地覆蓋光學元件。包套優(yōu)選至少局部地直接鄰接于光學兀件。包套優(yōu)選具有與光學元件的折射率相比更小的并且必要時與另一個光學元件的折射率相比更小的折射率。此外優(yōu)選地，包套在背離半導體芯片的一側(cè)上至少局部地構(gòu)造成是透鏡形的。借助于包套的形狀能夠調(diào)整半導體器件的空間的輻射特征。根據(jù)一個實施形式，在用于制造半導體器件的方法中提供光電子的半導體芯片。將用于光學元件的模塑料施加到半導體芯片上，其中模塑料以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)。在最高為50°C的溫度下預(yù)硬化模塑料。完全硬化該模塑料。借助于之前的預(yù)硬化能夠?qū)崿F(xiàn)，模塑料在預(yù)硬化之后具有足夠的形狀穩(wěn)定性。預(yù)硬化尤其能夠在10°c和30°C之間的溫度下、例如在室溫下進行，其中包括邊界值。借助于預(yù)硬化降低模塑料在硬化步驟期間融解的危險。適當?shù)剡M行預(yù)硬化，使得模塑料不超出半導體芯片的側(cè)面。因此，能夠盡可能地減小光學元件在模塑料完整地完全硬化之前的不期望的形狀改變和與光學元件的與之關(guān)聯(lián)的質(zhì)量損害。在一個設(shè)計方案中，借助于電磁輻射來引起預(yù)硬化。優(yōu)選地，借助于紫外輻射進行預(yù)硬化。但是，也能夠使用其他光譜范圍中的輻射，例如微波輻射。已證實的是，輻射引起的硬化起到快速膠化模塑料的作用。由此，盡可能地降低模塑料融解的危險。反之，在純熱硬化中，在此出現(xiàn)的溫度變化能夠弓I起或促進融解。在一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，模塑快在預(yù)硬化時經(jīng)受具有O. 2J/cm2和2. OJ/cm2之間的能量輸入的輻射，其中包括邊界值。該范圍對于制造具有高光學質(zhì)量的光學元件而言已證實為是尤其適合的。替選地或補充地，為了預(yù)硬化，能夠借助于混合模塑料的至少兩種組分來活化模塑料。在該情況下，模塑料的活化能夠內(nèi)在地、也就是在沒有其他的外部作用的情況下進行并且引起預(yù)硬化。然而，這能夠例如借助于電磁輻射附加地觸發(fā)或加速。在另一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，在完全硬化模塑料時執(zhí)行熱硬化。完全硬化優(yōu)選在與預(yù)硬化相比更高的溫度下進行。由于模塑料在預(yù)硬化時的預(yù)交聯(lián)，在相對高的溫度的情況下也盡可能地降低在熱硬化期間熱引起的融解的危險。熱硬化時的溫度越高，硬化步驟的持續(xù)時間就能夠越短。優(yōu)選地，溫度在室溫和 200°C之間，尤其優(yōu)選在50°C和150°C之間，其中包括邊界值。模塑料能夠直接施加到光電子的半導體芯片上。替選地，在施加模塑料之前也能夠施加另一個層或另一個元件，例如包含發(fā)光轉(zhuǎn)換材料的小板。所描述的方法尤其適用于制造更上面描述的半導體器件。因此，結(jié)合半導體器件詳述的特征也能夠用于所述方法并且反之亦然。其他的設(shè)計方案和合理方案從結(jié)合附圖對實施例的下述描述中得出。


示出圖I示出半導體器件的第一實施例的示意剖面圖；圖2示出根據(jù)在圖I中示出的第一實施例的半導體芯片和光學元件的放大圖；圖3示出具有光學元件的半導體芯片的第二實施例的示意剖面圖；圖4A至4E分別示出光學元件的五個實施例的剖面圖；圖5示出與是預(yù)設(shè)的材料量的多倍i的光學元件的重量相關(guān)的由半導體器件發(fā)射的輻射功率P (以任意單位)的測量；和圖6A至6C按照示意地以剖面圖示出的中間步驟示出用于制造半導體器件的方法的實施例。
具體實施例方式相同的、相同類型的或起相同作用的元件在圖中設(shè)有相同的附圖標記。圖和在圖中示出的元件彼此間的大小比例不能夠視作是按照比例的。相反地，為了更好的可視性和/或為了更好的理解，能夠夸大地示出各個元件。在圖I中示意地示出半導體器件的第一實施例的剖面圖。半導體器件I示例地構(gòu)造為可表面安裝的器件(表面安裝器件，SMD)，例如構(gòu)造成發(fā)光二極管器件。半導體器件I具有光電子的半導體芯片2和光學元件3，所述光學元件設(shè)置在半導體芯片2的輻射穿透面20上。此外，半導體器件包括殼體本體5，所述殼體模制到具有第一接觸部51和第二接觸部52的導體框上。此外，熱接觸部53構(gòu)成在殼體本體5中。不同于第一和第二接觸部，熱接觸部主要不是用于電接觸，而是用于導出在半導體芯片中在運行時產(chǎn)生的廢熱。第一接觸部51和第二接觸部52在半導體芯片2運行時用于將載流子注入到半導體芯片2中，尤其是注入到半導體芯片的設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)域中。半導體芯片2經(jīng)由例如為接合線的連接導線6與第二接觸部導電地連接。連接導線至少局部地在光學元件3的外部延伸。連接導線也能夠完全地在光學元件3的外部延伸。半導體器件I還包括包套4。半導體芯片2并且必要時連接導線6借助于所述包套來封裝，進而抵御例如為濕氣、灰塵或機械負荷的外部影響。此外，包套在背離半導體芯片2的一側(cè)上完全地對光學元件3進行造型。包套4例如能夠包含環(huán)氧化物或硅樹脂或由環(huán)氧化物和硅樹脂組成的混合物，或者由上述材料制成。光學元件3以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)并且優(yōu)選具有至少為I. 52、尤其優(yōu)選·至少為I. 54的折射率。尤其地，聚合物材料能夠具有至少為I. 52、尤其優(yōu)選至少為I. 54的折射率。聚合物材料優(yōu)選包含高折射率的硅樹脂。例如，二苯基硅氧烷的特征在于為1.54的相對高的折射率。替選地或補充地，也能夠使用其他聚合物材料，例如環(huán)氧化物或雜化材料，例如聚氨酯。此外，為了提高折射率，能夠在聚合物材料中構(gòu)成納米微粒，所述納米微粒與聚合物材料相比具有更大的折射率。由此，能夠盡可能地提高光學元件的折射率。適當?shù)?，納米微粒在其大小方面構(gòu)成為，使得所述納米微粒不吸收或至少基本不吸收在半導體芯片運行時產(chǎn)生的輻射。在半導體器件I的俯視圖中，光學元件在背離半導體芯片2的一側(cè)上凸形彎曲地構(gòu)成，并且這樣用于對在半導體芯片中產(chǎn)生的輻射進行射束聚焦。在橫向方向上，也就是沿著在半導體本體2的半導體層的主延伸平面中延伸的方向，光學元件3沒有延伸超過在橫向方向上對半導體本體限界的側(cè)面201。因此，側(cè)面201沒有光學元件3的材料。優(yōu)選地，半導體芯片2包含III-V族半導體材料。III-V族半導體材料尤其適合于產(chǎn)生在紫外(AlxInyGanyN)光譜范圍中經(jīng)過可見(AlxInyGa^yN,尤其針對藍色的至綠色的輻射，或者AlxInyGa1^P (磷化的化合物半導體材料)，尤其針對黃色的至紅色的輻射)光譜范圍直到紅外(AlxInyGai_x_yAS(砷的化合物半導體材料))光譜范圍的輻射。在此O彡x彡1，O彡y彡I和x+y ( I、特別地，其中x關(guān)l,y關(guān)Ι,χ關(guān)O和/或y關(guān)O。借助于尤其來自所述材料系統(tǒng)的πι-v族半導體材料，還能夠在輻射產(chǎn)生時實現(xiàn)高的內(nèi)部量子效率。這種半導體材料、尤其是磷化的和砷化的化合物半導體材料具有相對高的折射率。由于光學元件3的高折射率，與沒有這種光學元件的器件相比，降低了穿過輻射穿透面20的輻射的折射率突變。由此，降低了由于在輻射穿透面20上的全反射而保留在半導體本體中并且沒有耦合輸出的輻射比例。對磷化的半導體芯片2的情況而言已經(jīng)證實，能夠借助于光學元件將從器件I中發(fā)射的輻射功率最多提高16%。在圖2中示出結(jié)合圖I描述的第一實施例的半導體芯片2和光學元件3的放大圖。半導體芯片2具有帶有半導體層序列的半導體本體21。優(yōu)選外延沉積的半導體層序列形成半導體本體并且包括設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)域22，所述有源區(qū)域設(shè)置在第一傳導類型的第一半導體區(qū)域23和與第一傳導類型不同的第二傳導類型的第二半導體區(qū)域24之間。例如，第一半導體區(qū)域23能夠構(gòu)成為P導通的，并且第二半導體區(qū)域24構(gòu)成為η導通的，或者反之亦然。半導體本體21設(shè)置在載體27上，其中載體例如能夠是半導體層序列的生長襯底。在載體的背離半導體本體21的一側(cè)上構(gòu)成第一接觸層28。在半導體本體21的背離載體的一側(cè)27上構(gòu)成第二接觸層29。接觸層28、29設(shè)置用于將載流子從不同的側(cè)注入到有源區(qū)域22中。高折射率的光學元件3構(gòu)成在半導體芯片2的輻射穿透面20上。光學元件也覆蓋第二接觸層29的至少一部分并且此外也覆蓋在本圖中沒有明確示出的連接導線6的一部分。不同于所描述的實施例，兩個接觸層28、29也能夠構(gòu)成在半導體本體的同一側(cè) 上。例如，半導體芯片能夠構(gòu)成為倒裝芯片(Flip-Chip)，使得半導體芯片在光學元件3的一側(cè)上不具有接觸部。也能夠使用下述半導體芯片，其中兩個接觸部都設(shè)置在朝向光學元件的一側(cè)上。在該情況下，兩個連接導線至少局部地在光學元件的內(nèi)部延伸。此外，所描述的光學元件3也適用于構(gòu)成為輻射檢測器的半導體芯片。在圖3中示意地示出半導體器件I的第二實施例的剖面圖。所述實施例基本上符合結(jié)合圖I和2描述的第一實施例。尤其地，半導體芯片2能夠如結(jié)合圖I所描述的那樣設(shè)置在可表面安裝的器件的殼體本體中。然而顯然的是，半導體芯片同樣也能夠如在圖2中示出的半導體芯片一樣設(shè)置在其他的殼體形狀中，例如設(shè)置在輻射形幾何形狀的殼體中。不同于第一實施例的是，光學兀件3構(gòu)成為小板,在所述小板中嵌入發(fā)光轉(zhuǎn)換材料32。在光學元件3和半導體芯片2之間設(shè)置有連接層31，光學元件3借助于所述連接層固定在半導體芯片上。因此，光學元件在該實施例中是已經(jīng)預(yù)制的。連接層31優(yōu)選地同樣構(gòu)成為高折射率的。尤其優(yōu)選地，連接層31的折射率大于或等于光學元件3的折射率。此外優(yōu)選地，連接層31以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)，例如以高折射率的硅樹脂為基礎(chǔ)。在光學元件3的背離半導體芯片2的一側(cè)上構(gòu)成有另一個光學元件35。另一個光學元件35優(yōu)選地同樣以例如硅樹脂的高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)，并且用于對從半導體芯片2中射出的輻射進行射束成形。借助于連接層31和光學元件3降低從半導體芯片2射出的輻射的折射率突變，使得能夠提高從半導體芯片中射出的輻射功率。另一個光學元件35用于繼續(xù)提高輻射耦合輸出和空間的射束成形。然而也能夠棄用所述另一個光學元件35。光學元件3中的發(fā)光轉(zhuǎn)換材料32設(shè)置用于至少部分地轉(zhuǎn)換在半導體本體21的有源區(qū)域22中在運行時產(chǎn)生的輻射。具有連接層31的所描述的光學元件3也能夠應(yīng)用在半導體芯片的結(jié)合圖2描述的第一實施例中。不同于在圖2中示出的半導體芯片，根據(jù)在圖3中示出的第二實施例的半導體芯片具有載體27，所述載體不同于用于半導體本體21的半導體層序列的生長襯底。載體27例如能夠包含如為娃、砷化鎵或鍺的半導體材料或者例如為氮化招或氮化硼的陶瓷或者由所述材料制成。半導體本體21借助于安裝層26固定在載體上。例如，粘接層或焊接層適用于安裝層。載體27機械地穩(wěn)固半導體本體21。為此不再需要并且能夠至少局部地或完全地打薄或移除生長襯底。其中移除生長襯底的半導體芯片也稱作薄膜半導體芯片。半導體本體21在背離半導體芯片的輻射穿透面20的一側(cè)上具有鏡層25，所述鏡層將在朝著載體27的方向發(fā)出的輻射朝向輻射穿透面反射。鏡層25適當?shù)貙υ谟性磪^(qū)域22中產(chǎn)生的輻射而言構(gòu)成為是高反射的，并且還具有盡可能與輻射的入射角無關(guān)的高的反射率。鏡層優(yōu)選地包含例如為銀、銠、鋁或鉻的金屬或具有所述金屬中的至少一種的金屬合金。此外，在半導體本體21和第二接觸層29之間構(gòu)成散布層29a。散布層29a設(shè)置用于在橫向方向上將載流子經(jīng)過第一半導體區(qū)域23均勻地注入到有源區(qū)域22中。 但是，在第一半導體區(qū)域23的橫向?qū)щ娦宰銐蚋叩那闆r下，也能夠棄用散布層29a。散布層29a有利地對于在有源區(qū)域22中產(chǎn)生的輻射而言構(gòu)成是透明的或至少半透明的。例如，散布層29a能夠包含透明導電氧化物(transparent conductive oxide,TC0)，例如氧化銦錫(ITO)或氧化鋅(ZnO)。替選地或補充地，也能夠使用下述金屬層，所述金屬層薄至使得輻射能夠至少部分地穿透。半導體本體21、尤其是有源區(qū)域22例如能夠以氮化的半導體材料為基礎(chǔ)并且設(shè)置用于產(chǎn)生藍色的或紫外的輻射。因此，連同在光學元件3中借助于發(fā)光轉(zhuǎn)換材料32轉(zhuǎn)換的輻射一起能夠構(gòu)成集成的混合光源，例如白色光源。對于具有這種半導體芯片的器件而言，觀測到基于光學元件3的輻射功率提高大約5%。在圖4A至4E中示出半導體芯片2上的光學元件3的不同的實施例。光學元件的不同之處在于制造時使用的材料量。使用的材料量在圖中為四個量單位(圖4A)、五個量單位(圖4B)、七個量單位(圖4C)、十個量單位(圖4D)和十三個量單位(圖4E)。附圖示出，光學元件3的高度、也就是垂直于半導體芯片的伸展尺寸能夠隨著增加的材料量而增加。高度在該實施例中為157 μ m、175 μ m、241 μ m、301 μ m或365 μ m。此外，附圖示出，用于光學元件3的在制造中使用的模塑料完全地保留在半導體芯片2的輻射穿透面上并且不超過半導體芯片的側(cè)面。因此，光學元件能夠?qū)崿F(xiàn)，其背離半導體芯片的一側(cè)接近于具有球狀曲面的形狀。在圖5中示出在圖4A至4E中示出的實施例的光學元件3的大小的影響，其中將任意單位的發(fā)射的輻射功率P示出為是預(yù)設(shè)的量單位的多倍i的所使用的材料量的函數(shù)。對于i=0而言的測量值為沒有高折射率的光學元件的結(jié)構(gòu)相同的器件的基準度量。曲線7示出測量值的多項式匹配。測量示出，輻射功率P首先隨著光學元件3的大小的增大而提高。在i=10處達到輻射功率的最大值,其中功率曲線具有相對平坦的最大部。因此在i=7至i=13的區(qū)域中，類似地實現(xiàn)高的輸出功率。量單位i的數(shù)字越大，光學元件的形狀就越強地接近球狀彎曲的曲線形狀。當然，需要的材料量隨著量單位的數(shù)字的增長而增加，這導致更高的制造成本。
在圖6A至6C中根據(jù)示意地以剖面圖示出的中間步驟示出用于制造半導體器件的方法的實施例。所述方法僅示例性地示出用于制造根據(jù)結(jié)合圖I和2所述的第一實施例的半導體器件。如在圖6A中示出，提供光電子的半導體芯片。光電子的半導體芯片尤其能夠已經(jīng)固定在連接載體上或固定在用于可表面安裝的器件的殼體中。在半導體芯片2上施加用于光學元件的模塑料30，其中模塑料以高折射率的硅樹脂為基礎(chǔ)。將模塑料在最高50°C的溫度下、優(yōu)選地在10°C和30°C之間的溫度下預(yù)硬化，其中包括邊界值。在該實施例中，預(yù)硬化借助于電磁輻射、尤其是在紫外光譜范圍內(nèi)的輻射來進行。通過在相對低的溫度下的預(yù)硬化，模塑料經(jīng)歷預(yù)交聯(lián)，使得模塑料獲得至少暫時足夠的形狀穩(wěn)定性。此外，模塑料優(yōu)選地構(gòu)成為自附著的。由此，簡化模塑料的可靠的施加。下面，進行模塑料的完全硬化。完全硬化例如能夠作為熱硬化進行，其中溫度優(yōu)選 地高于在預(yù)硬化中的溫度。熱硬化在室溫時已經(jīng)能夠出現(xiàn)。溫度越高，硬化過程就進行得越快。尤其地，從50°C的溫度開始，硬化過程顯著加速。溫度優(yōu)選在50°C和150°C之間，其中包括邊界值。在該硬化步驟中，能夠調(diào)整要制造的光學元件的特性，例如光學元件的交聯(lián)度、彈性和/或硬度。不同于純熱學的完全硬化，借助于電磁輻射的在完全硬化之前的預(yù)硬化不引起模塑料30的融解或至少引起模塑料30的極度降低的融解，使得能夠制造帶有高可復現(xiàn)性的高質(zhì)量的光學元件。光學元件3的幾何造型能夠在寬范圍內(nèi)變化。尤其地，制造具有高的縱橫比的、也就是高的高寬比的光學元件。輻射的能量輸入在預(yù)硬化時優(yōu)選在O. 2J/cm2和2. OJ/cm2之間，其中包括邊界值。在圖6B中借助于箭頭8表明紫外光譜范圍內(nèi)的電磁輻射的輸入。但是替選地，也能夠使用其他光譜范圍內(nèi)的輻射，例如微波輻射。不同于所描述的實施例，也能夠通過混合模塑料30的至少兩種組分來引起預(yù)硬化。因此在該情況下，能夠在沒有其他的外部刺激的情況下來引起預(yù)硬化。此外，也能夠使用其他的高折射率的聚合物材料來替代高折射率的硅樹脂，例如，環(huán)氧化物或雜化材料。在該實施例中，在半導體芯片2已經(jīng)借助于連接導線6電接觸之后施加模塑料30。模塑料30因此也對連接導線6的一部分進行造型。借助于所描述的方法能夠制造具有光學元件的半導體器件，所述光學元件由于其高的折射率引起來自半導體芯片的耦合輸出效率的提高并且同時在其形狀方面尤其能夠被可靠地制造，而用于光學元件的材料不超過半導體芯片2的側(cè)面。因此，除了提高總共從半導體芯片射出的輻射功率之外，也能夠?qū)崿F(xiàn)能夠可靠地且可復現(xiàn)地調(diào)整幾何上的射束成形。尤其地，不僅在將模塑料30直接施加在半導體材料上時，而且也在施加在借助于傳統(tǒng)方法僅難于設(shè)有光學元件的表面上時、例如施加在硅樹脂的表面上時，該方法的出色之處在于高的可靠性。本發(fā)明不局限于根據(jù)實施例進行的描述。相反地，本發(fā)明包括每個新特征以及特征的任意的組合，這尤其是包含在權(quán)利要求中的特征的任意的組合，即使所述特征或所述組合自身沒有明確地在權(quán)利要求中或?qū)嵤├姓f明時 也如此。
權(quán)利要求
1.半導體器件(1)，所述半導體器件具有光電子的半導體芯片(2)和設(shè)置在所述半導體芯片的輻射穿透面(20)上的光學元件(3)，其中所述光學元件以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導體器件， 其中所述光學元件包含硅樹脂、環(huán)氧化物或雜化材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導體器件， 其中用于提高折射率的納米微粒被嵌入到所述高折射率的聚合物材料中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的半導體器件， 其中在所述半導體器件的俯視圖中，所述光學元件在背離所述半導體芯片的一側(cè)凸形地彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的半導體器件， 其中所述光學元件在橫向方向上最多延伸到所述半導體芯片的側(cè)面(201)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的半導體器件， 其中發(fā)光轉(zhuǎn)換材料(32)被嵌入到所述光學元件中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的半導體器件， 其中發(fā)光轉(zhuǎn)換材料(32)被嵌入到所述光學元件中，并且在所述光學元件的背離所述半導體芯片的一側(cè)上設(shè)置有另一個光學元件(35)，所述另一個光學元件以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)并且凸形地彎曲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導體器件， 其中在所述半導體芯片和所述光學元件之間設(shè)置有高折射率的連接層(31)。
9.用于制造半導體器件(I)的方法，具有以下步驟 a)提供光電子的半導體芯片(2)； b)施加用于光學元件(3)的模塑料(30)，其中所述模塑料以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)； c)在最高為50°C的溫度下預(yù)硬化所述模塑料；并且 d)完全硬化所述模塑料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法， 其中借助于電磁輻射來引起所述預(yù)硬化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中在步驟C)中，所述模塑料經(jīng)受具有O. 2J/cm2和2. OJ/cm2之間的能量輸入的輻射，其中包括邊界值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11之一所述的方法， 其中在步驟c)中，借助于混合所述模塑料的至少兩種組分來活化所述模塑料。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12之一所述的方法， 其中與步驟c)相比，步驟d)在更高的溫度下進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13之一所述的方法， 其中在步驟d)中進行熱硬化。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14之一所述的方法， 其中制造根據(jù)權(quán)利要求I至8之一所述的半導體器件。
全文摘要
提出一種半導體器件(2)，所述半導體器件具有光電子的半導體芯片(2)和設(shè)置在半導體芯片(2)的輻射穿透面(20)上的光學元件(3)。光學元件(3)以高折射率的聚合物材料為基礎(chǔ)。此外，提出一種用于制造半導體器件的方法。
文檔編號H01L33/58GK102947959SQ201180031248
公開日2013年2月27日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者邁克爾·克魯帕, 西蒙·耶雷比奇 申請人:歐司朗光電半導體有限公司